GALAKTOSA: STRUKTUR, FUNGSI, METABOLISME DAN PATOLOGI - KIMIA - 2025

The galaktosa adalah gula monosakarida ditemukan terutama dalam susu dan produk susu lainnya. Dengan mengikat glukosa, mereka membentuk dimer laktosa. Berfungsi sebagai komponen struktural membran sel saraf, sangat penting untuk menyusui pada mamalia dan dapat berfungsi sebagai sumber energi.

Namun, konsumsinya dalam makanan tidak wajib. Berbagai masalah metabolisme yang berkaitan dengan galaktosa menyebabkan patologi seperti intoleransi laktosa dan galaktosemia.

Struktur

Galaktosa adalah monosakarida. Ini adalah aldosa enam karbon, dengan rumus molekul C ₆ H ₁₂ O ₆ . Berat molekulnya 180 g / mol. Formula ini sama untuk gula lain, seperti glukosa atau fruktosa.

Itu bisa ada dalam bentuk rantai terbuka atau juga hadir dalam bentuk siklusnya. Ini adalah epimer glukosa; mereka hanya berbeda pada karbon nomor 4. Istilah epimer mengacu pada stereoisomer yang hanya berbeda pada posisi pusatnya.

fitur

Dalam diet

Sumber utama galaktosa dalam makanan adalah laktosa, yang berasal dari produk susu. Itu bisa digunakan sebagai sumber energi.

Namun, kontribusi dalam makanan tidak penting bagi tubuh, karena UDP-glukosa dapat diubah menjadi UDP-galaktosa dan metabolit ini dapat menjalankan fungsinya dalam tubuh sebagai penyusun kelompok glikolipid.

Tidak ada jenis penelitian yang mengungkapkan patologi yang terkait dengan konsumsi galaktosa rendah. Sebaliknya, konsumsi berlebihan telah dilaporkan sebagai racun pada hewan model. Faktanya, galaktosa berlebih dikaitkan dengan katarak dan kerusakan oksidatif.

Namun, pada anak-anak, laktosa menyediakan 40% energi dalam makanan mereka, sedangkan pada orang dewasa persentase ini menurun menjadi 2%.

Fungsi struktural: glikolipid

Galaktosa hadir dalam kelompok glikolipid tertentu yang disebut serebrosida. Cerebrosides yang mengandung galaktosa dalam strukturnya disebut galactocerebrosides atau galactolipids.

Molekul-molekul ini adalah komponen penting dari membran lipid, khususnya sel saraf di otak; itulah namanya.

Cerebrosides terdegradasi oleh enzim lisosim. Ketika tubuh tidak dapat memecahnya, senyawa ini terakumulasi. Kondisi ini disebut penyakit Krabbe.

Sintesis laktosa pada mamalia

Galaktosa memiliki peran mendasar dalam sintesis laktosa. Pada mamalia, kelenjar susu menghasilkan laktosa dalam jumlah besar setelah kehamilan untuk memberi makan anaknya.

Proses ini pada wanita dipicu oleh serangkaian hormon yang menjadi ciri kehamilan. Reaksinya melibatkan UDP-galaktosa dan glukosa. Kedua gula ini menyatu oleh aksi sintetase enzim laktosa.

Kompleks enzim ini sampai batas tertentu bersifat chimeric, karena bagian-bagian komponennya tidak berhubungan dengan fungsinya.

Salah satu bagiannya terdiri dari galaktosil transferase; dalam kondisi normal, fungsinya terkait dengan glikosilasi protein.

Bagian lain dari kompleks ini terdiri dari α-laktalbumin, yang sangat mirip dengan lisozim. Kompleks enzim ini adalah contoh modifikasi evolusioner yang menarik.

Metabolisme

Laktosa adalah gula yang ditemukan dalam susu. Ini adalah disakarida yang dibentuk oleh glukosa monosakarida dan galaktosa yang dihubungkan bersama oleh ikatan β-1,4-glikosidik.

Galaktosa diperoleh dari hidrolisis laktosa, langkah ini dikatalisis oleh laktase. Dalam bakteri ada enzim analog yang disebut β-galaktosidase.

Enzim heksokinase, yang ada pada langkah pertama jalur glikolitik, mampu mengenali gula yang berbeda, seperti glukosa, fruktosa dan manosa. Namun, itu tidak mengenali galaktosa.

Itulah mengapa langkah konversi yang disebut epimerisasi harus terjadi sebagai langkah sebelum glikolisis. Rute ini dimaksudkan untuk mengubah galaktosa menjadi metabolit yang dapat memasuki glikolisis, khususnya glukosa-6-fosfat.

Degradasi galaktosa hanya mungkin terjadi pada sel ketuban, sel hati, eritrosit dan leukosit (sel darah). Jalur hati ini dikenal sebagai jalur Leloir untuk menghormati penemunya, Luis Federico Leloir, seorang ilmuwan penting Argentina.

Galaktosa diambil oleh enterosit melalui transpor aktif, melalui SGLT1, SGC5A1 (cotransporters natrium-glukosa) dan pada tingkat yang lebih rendah oleh SGLT2.

Langkah-langkah metabolisme

Langkah-langkah metabolisme dirangkum sebagai berikut:

- Galaktosa terfosforilasi pada karbon pertama. Langkah ini dikatalisis oleh enzim galaktokinase.

- Gugus uridil dipindahkan ke glukosa-1-fosfat oleh galaktosa-1-fosfat uridiltransferase. Hasil dari reaksi ini adalah glukosa-1-fosfat dan UDP-galaktosa.

- UDP-galaktosa diubah menjadi UDP-glukosa, langkah yang dikatalisis oleh UDP-galaktosa-4-epimerase.

- Akhirnya, glukosa-1-fosfat diubah menjadi glukosa-6-fosfat. Senyawa ini dapat masuk ke jalur glikolitik.

Reaksi ini dapat diringkas sebagai: galaktosa + ATP -> glukosa-1-fosfat + ADP + H ⁺

Pengaturan homeostasis galaktosa rumit dan sangat terintegrasi dengan pengaturan karbohidrat lain.

Patologi terkait dengan metabolisme galaktosa

Galaktosemia

Galaktosemia adalah patologi di mana tubuh tidak dapat memetabolisme galaktosa. Penyebabnya bersifat genetik dan pengobatannya termasuk diet bebas galaktosa.

Ini mencakup serangkaian gejala yang bervariasi, seperti muntah, diare, keterbelakangan mental, masalah perkembangan, masalah hati, dan pembentukan katarak, antara lain. Dalam beberapa kasus, penyakit ini bisa berakibat fatal dan individu yang terkena akan meninggal.

Pasien dengan kondisi ini tidak memiliki enzim galaktosa-1-fosfat uridiltransferase. Karena sisa reaksi metabolisme tidak dapat berlanjut, produk yang sangat beracun ini terakumulasi di dalam tubuh.

Intoleransi laktosa

Pada beberapa orang dewasa terjadi kekurangan enzim laktase. Kondisi ini tidak memungkinkan metabolisme laktosa normal, sehingga konsumsi produk susu menghasilkan perubahan pada saluran cerna.

Perlu disebutkan bahwa kekurangan enzim ini terjadi secara alami seiring bertambahnya usia individu, karena makanan orang dewasa mengandaikan lebih rendahnya pentingnya laktosa dan produk susu dalam makanan.

Mikroorganisme yang menghuni usus besar dapat menggunakan laktosa sebagai sumber karbon. Produk akhir dari reaksi ini adalah gas metana dan hidrogen.

Referensi

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
2. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biologi. Editorial Médica Panamericana.
3. Horton-Szar, D. (2010). Yang penting dalam metabolisme dan nutrisi. Elsevier.
4. Kohlmeier, M. (2015). Metabolisme Nutrisi: Struktur, Fungsi, dan Gen. Pers Akademik.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Biokimia. Dasar-dasar untuk kedokteran dan ilmu kehidupan. Saya terbalik.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, & López, CT (2001). Biokimia metabolik. Bilah Editorial.
7. Rodríguez, MH, & Gallego, AS (1999). Perjanjian nutrisi. Edisi Díaz de Santos.
8. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2007). Dasar-dasar Biokimia. Editorial Médica Panamericana.